JP7724980B2 - Electric motor, air conditioner, and control board - Google Patents
Electric motor, air conditioner, and control boardInfo
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Description
本開示は、インバータを備えた電動機、空気調和機、および制御基板に関する。 This disclosure relates to an electric motor equipped with an inverter, an air conditioner, and a control board.
近年、空気調和機の省エネルギー化または暖房能力向上のため、空気調和機のファンモータ(ファン用電動機)の高出力化が求められている。また、風路の確保のためファンモータの小型化も求められている。ファンモータを高出力化するとともに小型化すると、インバータを内蔵する制御基板の温度が上昇しやすくなる。このため、インバータを内蔵する制御基板の温度上昇を抑制することが望まれている。In recent years, there has been a demand for higher output fan motors (electric motors for fans) in air conditioners to save energy or improve heating capacity. There is also a demand for smaller fan motors to ensure airflow. When fan motors are made smaller while also increasing their output, the temperature of the control board containing the inverter tends to rise. For this reason, there is a need to suppress the temperature rise of the control board containing the inverter.
特許文献1に記載の電動機は、インバータを搭載した制御基板と一体に構成されている。この電動機では、放熱性を向上させるため、複数の電源リレーおよび複数のスイッチング素子のうちの一部と、残りの一部とが、制御基板上の互いに異なる面に実装されている。 The electric motor described in Patent Document 1 is integrated with a control board equipped with an inverter. In this electric motor, some of the multiple power relays and multiple switching elements are mounted on different sides of the control board to improve heat dissipation.
しかしながら、上記特許文献1の技術では、部品の動作を考慮することなく部品を制御基板上に配置しているので、温度の上昇量が大きい部品が制御基板上の一方の面に集中して配置された場合、制御基板の温度上昇の抑制量が小さくなるという問題があった。 However, in the technology of Patent Document 1, components are placed on the control board without considering their operation, which creates the problem that if components with a large amount of temperature rise are concentrated on one side of the control board, the amount of temperature rise suppressed by the control board is reduced.
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、制御基板の温度上昇を大きく抑制することができる電動機を得ることを目的とする。 This disclosure has been made in consideration of the above and aims to obtain an electric motor that can significantly suppress temperature increases in the control board.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の電動機は、固定子と、回転子と、固定子に電流を供給するインバータ回路を有した制御基板とを備える。インバータ回路は、上アームの複数のパワートランジスタと、下アームの複数のパワートランジスタとを有する。上アームと下アームとでスイッチング回数が多い方のアームのパワートランジスタが、制御基板の第1の面と第1の面に対向する第2の面とに分散して配置されている。 To solve the above-mentioned problems and achieve the objectives, the electric motor disclosed herein comprises a stator, a rotor, and a control board having an inverter circuit that supplies current to the stator. The inverter circuit has multiple power transistors in an upper arm and multiple power transistors in a lower arm. The power transistors of the upper arm or lower arm that switches more frequently are distributed across a first surface of the control board and a second surface opposite the first surface.
本開示にかかる電動機は、制御基板の温度上昇を大きく抑制することができるという効果を奏する。 The electric motor disclosed herein has the effect of significantly suppressing temperature increases in the control board.
以下に、本開示の実施の形態にかかる電動機、空気調和機、および制御基板を図面に基づいて詳細に説明する。 Below, the electric motor, air conditioner, and control board relating to the embodiments of the present disclosure are described in detail based on the drawings.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1にかかる電動機の構成例を示す図である。なお、実施の形態1では、電動機1が三相の電動機である場合について説明するが、実施の形態1の電動機1は三相の電動機に限られるものではない。
Embodiment 1.
1 is a diagram showing an example of the configuration of an electric motor according to embodiment 1. In embodiment 1, a case will be described in which electric motor 1 is a three-phase electric motor, but electric motor 1 according to embodiment 1 is not limited to a three-phase electric motor.
電動機1は、ブラシレスDC(Direct Current、直流)モータである。図1では、電動機1の構成の説明のために、一部を断面構造で示している。なお、図1は、ラジアルギャップ形のブラシレスDCモータを示しているが、実施の形態1の電動機1はラジアルギャップ形のブラシレスDCモータに限らない。 The electric motor 1 is a brushless DC (Direct Current) motor. In Figure 1, a portion of the electric motor 1 is shown in cross section to explain its configuration. Note that while Figure 1 shows a radial gap type brushless DC motor, the electric motor 1 of embodiment 1 is not limited to a radial gap type brushless DC motor.
電動機1は、回転子30と、固定子20と、制御基板である内蔵基板11と、モールド樹脂12とを備えている。回転子30には、回転軸31が挿入されている。固定子20は、回転子30の外周に設けられている。内蔵基板11は、回転子30の駆動を制御する回路である基板回路を有している。 The electric motor 1 comprises a rotor 30, a stator 20, an internal circuit board 11 which serves as a control board, and molded resin 12. A rotating shaft 31 is inserted into the rotor 30. The stator 20 is provided on the outer periphery of the rotor 30. The internal circuit board 11 has a circuit board which controls the drive of the rotor 30.
固定子20、内蔵基板11、およびモールド樹脂12は、モールド固定子10で固定されている。モールド固定子10は、固定子20と内蔵基板11とを一体成型(一体となるようにインサート成形)する。すなわち、固定子20と内蔵基板11とは、一体化するようにモールド固定子10によって固定されている。また、モールド固定子10の内部には、回転子30を収容可能に形成された凹部が設けられている。なお、固定子20と内蔵基板11とは、別々に一体成型されてもよい。この場合、一体成型された固定子20と一体成型された内蔵基板11とが接合される。 The stator 20, built-in substrate 11, and molded resin 12 are fixed together by the molded stator 10. The molded stator 10 is formed by integrally molding the stator 20 and built-in substrate 11 (insert molding them together). That is, the stator 20 and built-in substrate 11 are fixed together by the molded stator 10. The molded stator 10 also has a recess formed inside it that can accommodate the rotor 30. The stator 20 and built-in substrate 11 may also be molded separately. In this case, the integrally molded stator 20 and the integrally molded built-in substrate 11 are joined together.
固定子20は、複数の固定子鉄心21と、固定子鉄心21と一体成型されたインシュレータ23と、巻線群22とを有している。固定子鉄心21は、電磁鋼板が積層されて構成されている。インシュレータ23は、固定子鉄心21と巻線群22とを絶縁する。 The stator 20 has multiple stator cores 21, insulators 23 integrally molded with the stator cores 21, and a winding group 22. The stator cores 21 are constructed by laminating electromagnetic steel sheets. The insulators 23 insulate the stator cores 21 from the winding group 22.
電動機1では、インシュレータ23と一体成型された固定子鉄心21の各スロットに巻線群22の巻線が巻きつけられることで、固定子20が構成されている。巻線群22の各巻線は、銅またはアルミなどで構成されている。In the electric motor 1, the stator 20 is formed by winding the windings of the winding group 22 around each slot of the stator core 21, which is integrally molded with the insulator 23. Each winding of the winding group 22 is made of copper, aluminum, or the like.
回転軸31の一端には、回転軸31を回転自在に支持する出力側軸受33が設けられている。回転軸31の他端には、回転軸31を回転自在に支持する反出力側軸受34が設けられている。 An output side bearing 33 that rotatably supports the rotating shaft 31 is provided at one end of the rotating shaft 31. A non-output side bearing 34 that rotatably supports the rotating shaft 31 is provided at the other end of the rotating shaft 31.
反出力側軸受34は、導電性のブラケット60で覆われている。ブラケット60は、モールド固定子10に設けられた凹部の開口部を塞ぐようにして、ブラケット60の圧入部61がモールド固定子10の内周部に嵌め込まれている。また、反出力側軸受34の外輪がブラケット60の内側に嵌め込まれている。The non-output side bearing 34 is covered by a conductive bracket 60. The bracket 60 has a press-fit portion 61 fitted into the inner periphery of the molded stator 10 so as to cover the opening of a recess provided in the molded stator 10. The outer ring of the non-output side bearing 34 is fitted inside the bracket 60.
内蔵基板11は、後述する制御部70と、回転子30の位置を検知する磁気センサ50とを含む回路を備えている。 The built-in board 11 has a circuit including a control unit 70 (described later) and a magnetic sensor 50 that detects the position of the rotor 30.
内蔵基板11は、出力側軸受33と固定子20との間で、回転軸31の軸線方向に対して垂直に配置され、インシュレータ23に固定されている。内蔵基板11には、上位システム(例えば、エアコンディショナのユニット側の基板)と接続するリード線13が引き出されたリード口出し部14が配置されている。上位システムは、電動機1を搭載するシステムである。リード線13は、例えば、エアコンディショナのユニット側の基板(後述する室内機基板211など)に接続されている。また、内蔵基板11には、オペアンプ、コンパレータ、レギュレータ、ダイオード、抵抗、コンデンサ、インダクタ、ヒューズなどの受動部品が配置されている。 The built-in board 11 is disposed perpendicular to the axial direction of the rotating shaft 31 between the output bearing 33 and the stator 20, and is fixed to the insulator 23. The built-in board 11 is provided with a lead outlet 14 from which lead wires 13 are drawn to connect to a higher-level system (for example, a board on the air conditioner unit side). The higher-level system is a system that mounts the electric motor 1. The lead wires 13 are connected, for example, to a board on the air conditioner unit side (such as the indoor unit board 211 described below). Passive components such as operational amplifiers, comparators, regulators, diodes, resistors, capacitors, inductors, and fuses are also disposed on the built-in board 11.
内蔵基板11の形状は、例えば、中心に貫通穴が形成された円板状である。なお、内蔵基板11の形状は、半円状などの円板状以外の形状であってもよい。内蔵基板11に設けられた貫通穴には、回転軸31が通される。内蔵基板11は、上面および底面が回転軸31の軸線方向に対して垂直になるように電動機1の内部に配置されている。 The built-in substrate 11 is, for example, circular in shape with a through-hole formed in the center. However, the built-in substrate 11 may also be shaped other than circular, such as semicircular. The rotating shaft 31 passes through the through-hole provided in the built-in substrate 11. The built-in substrate 11 is arranged inside the electric motor 1 so that the top and bottom surfaces are perpendicular to the axial direction of the rotating shaft 31.
回転軸31の外周部には、円環状の部材である回転子絶縁部32が配置されている。回転子30は、モールド固定子10の内側に配置されたマグネット40を有している。マグネット40は、回転軸31の外周側で、固定子鉄心21に対向する位置に配置されている。マグネット40は、円柱状の永久磁石で構成されている。マグネット40は、回転軸31に固定されている。 A rotor insulator 32, which is an annular member, is arranged on the outer periphery of the rotating shaft 31. The rotor 30 has a magnet 40 arranged inside the molded stator 10. The magnet 40 is arranged on the outer periphery of the rotating shaft 31, facing the stator core 21. The magnet 40 is composed of a cylindrical permanent magnet. The magnet 40 is fixed to the rotating shaft 31.
マグネット40は、フェライト磁石、または希土類磁石(サマリウム鉄窒素、ネオジウムなど)が熱可塑性の樹脂材料と混合されて構成されたボンド磁石が射出成形されることで作製される。マグネット40の射出成形用の金型には磁石が組み込まれており、マグネット40は、配向をかけながら成形される。なお、マグネット40は、焼結磁石でもよい。 Magnet 40 is produced by injection molding a bonded magnet consisting of a ferrite magnet or a rare earth magnet (samarium iron nitrogen, neodymium, etc.) mixed with a thermoplastic resin material. The magnet is incorporated into the mold used to injection mold magnet 40, and magnet 40 is molded while applying orientation. Magnet 40 may also be a sintered magnet.
マグネット40は、回転軸31の軸線方向に、磁気センサ50に近い部分であるセンサマグネット部と、センサマグネット部以外の部分であるメインマグネット部とを有している。センサマグネット部は、磁気センサ50に回転子30の位置を検知させる。メインマグネット部は、巻線群22が発生する磁束に従って回転子30に回転力を生じさせる。 The magnet 40 has, in the axial direction of the rotating shaft 31, a sensor magnet portion which is the portion close to the magnetic sensor 50, and a main magnet portion which is the portion other than the sensor magnet portion. The sensor magnet portion allows the magnetic sensor 50 to detect the position of the rotor 30. The main magnet portion generates a rotational force in the rotor 30 in accordance with the magnetic flux generated by the winding group 22.
マグネット40では、内蔵基板11の磁気センサ50側の外径は、他の外径部分よりも小さくなっている。すなわち、マグネット40では、センサマグネット部の外径が、メインマグネット部の外形よりも小さくなっている。このマグネット40の形状により、内蔵基板11に実装される磁気センサ50に磁束が流入しやすくなっている。磁気センサ50は、固定子20の巻線群22から発生する磁束の影響を極力小さくするため、巻線群22から遠い位置、つまり、回転軸31に近い位置に配置されている。 The outer diameter of the magnet 40 on the magnetic sensor 50 side of the built-in substrate 11 is smaller than the outer diameter of the other portions. That is, the outer diameter of the sensor magnet portion of the magnet 40 is smaller than the outer diameter of the main magnet portion. This shape of the magnet 40 makes it easier for magnetic flux to flow into the magnetic sensor 50 mounted on the built-in substrate 11. The magnetic sensor 50 is positioned far from the winding group 22, i.e., close to the rotating shaft 31, to minimize the influence of the magnetic flux generated from the winding group 22 of the stator 20.
なお、図1では、メインマグネット部とセンサマグネット部とが1つのマグネット40で構成されている場合を示しているが、メインマグネット部とセンサマグネット部とは、別々のマグネットで構成されてもよい。 Note that Figure 1 shows a case where the main magnet section and the sensor magnet section are composed of a single magnet 40, but the main magnet section and the sensor magnet section may also be composed of separate magnets.
磁気センサ50は、出力信号がデジタル信号であるホールICを用いて構成されてもよいし、出力信号がアナログ信号であるホール素子を用いて構成されてもよい。すなわち、磁気センサ50は、ホールICを用いて回転子30の位置を検出する方式であってもよいし、ホール素子を用いて回転子30の位置を検出する方式であってもよい。 The magnetic sensor 50 may be configured using a Hall IC whose output signal is a digital signal, or a Hall element whose output signal is an analog signal. That is, the magnetic sensor 50 may be configured to detect the position of the rotor 30 using a Hall IC, or a Hall element.
また、ホールICは、後述する第1の方式で回転子30の位置を検出するホールIC(第1方式のホールIC)であってもよいし、後述する第2の方式で回転子30の位置を検出するホールIC(第2方式のホールIC)であってもよい。 Furthermore, the Hall IC may be a Hall IC (first type Hall IC) that detects the position of the rotor 30 using the first type described below, or a Hall IC (second type Hall IC) that detects the position of the rotor 30 using the second type described below.
第1方式のホールICは、センサ部と増幅部とが別々の半導体チップで構成されている。この第1方式のホールICでは、センサ部は、シリコン以外の半導体で構成され、増幅部はシリコンで構成されている。以下、第1方式のホールICを非シリコン型ホールICという。第2方式のホールICは、センサ部と増幅部とが1つのシリコン半導体チップで構成されている。 In a first-type Hall IC, the sensor section and amplifier section are composed of separate semiconductor chips. In this first-type Hall IC, the sensor section is composed of a semiconductor other than silicon, and the amplifier section is composed of silicon. Hereinafter, first-type Hall ICs will be referred to as non-silicon Hall ICs. In a second-type Hall IC, the sensor section and amplifier section are composed of a single silicon semiconductor chip.
非シリコン型ホールICは、2つのチップが内蔵されるので、センサ部の中心位置がICボディの中心と異なった位置となるようにセンサ部が配置される。非シリコン型ホールICのセンサ部には、アンチモン化インジウム(InSb)などの非シリコン半導体が用いられる。この非シリコン半導体は、シリコン半導体と比べて、感度が良く、応力歪みによるオフセットが小さいなどの長所がある。 Non-silicon Hall ICs have two built-in chips, so the sensor is positioned so that its center is different from the center of the IC body. The sensor in a non-silicon Hall IC uses a non-silicon semiconductor such as indium antimonide (InSb). Compared to silicon semiconductors, this non-silicon semiconductor has advantages such as better sensitivity and less offset due to stress distortion.
つぎに、図1に示した内蔵基板11の回路構成を説明する。図2は、実施の形態1にかかる電動機が備える内蔵基板の回路構成を示す図である。図2では、内蔵基板11と、巻線群22と、磁気センサ50とを示している。 Next, the circuit configuration of the built-in board 11 shown in Figure 1 will be explained. Figure 2 is a diagram showing the circuit configuration of the built-in board provided in the electric motor according to the first embodiment. Figure 2 shows the built-in board 11, the winding group 22, and the magnetic sensor 50.
内蔵基板11は、過電流検出抵抗75と、制御部70とを備えている。 The built-in board 11 is equipped with an overcurrent detection resistor 75 and a control unit 70.
制御部70は、上位システム、ゲートドライブ回路82、グランド79A、および磁気センサ50に接続されている。また、制御部70は、接続点48を介して低圧電源78に接続されている。また、制御部70は、接続点41、接続点42、および過電流検出抵抗75を介してグランド79Cに接続されている。 The control unit 70 is connected to the host system, the gate drive circuit 82, ground 79A, and the magnetic sensor 50. The control unit 70 is also connected to a low-voltage power supply 78 via connection point 48. The control unit 70 is also connected to ground 79C via connection points 41, 42, and an overcurrent detection resistor 75.
ゲートドライブ回路82は、接続点48を介して低圧電源78に接続され、接続点47を介して高圧電源77に接続されている。低圧電源78は、高圧電源77よりも低い電圧を出力する。高圧電源77は、母線電源である。 The gate drive circuit 82 is connected to the low-voltage power supply 78 via connection point 48 and to the high-voltage power supply 77 via connection point 47. The low-voltage power supply 78 outputs a lower voltage than the high-voltage power supply 77. The high-voltage power supply 77 is a bus power supply.
また、ゲートドライブ回路82は、インバータ81に接続されている。また、ゲートドライブ回路82は、接続点43を介して、保護回路83およびグランド79Bに接続されている。 The gate drive circuit 82 is also connected to the inverter 81. The gate drive circuit 82 is also connected to the protection circuit 83 and ground 79B via connection point 43.
保護回路83は、接続点41および接続点43に接続されている。すなわち、保護回路83は、接続点41、接続点42、および過電流検出抵抗75を介してグランド79Cに接続されている。また、保護回路83は、接続点43を介して、グランド79Bに接続されている。 Protection circuit 83 is connected to connection point 41 and connection point 43. That is, protection circuit 83 is connected to ground 79C via connection point 41, connection point 42, and overcurrent detection resistor 75. Protection circuit 83 is also connected to ground 79B via connection point 43.
インバータ81は、固定子20の巻線群22に接続されており、固定子20の巻線群22に電流を供給する。また、インバータ81は、接続点42、および過電流検出抵抗75を介してグランド79Cに接続されている。グランド79A~79Cは、同電位の共通グランドである。 The inverter 81 is connected to the winding group 22 of the stator 20 and supplies current to the winding group 22 of the stator 20. The inverter 81 is also connected to ground 79C via connection point 42 and overcurrent detection resistor 75. Grounds 79A to 79C are common grounds at the same potential.
インバータ81は、6個のパワートランジスタ81A~81Fを具備している。インバータ81では、6個のパワートランジスタ81A~81Fが別々に構成されている。すなわち、6個のパワートランジスタ81A~81Fは、それぞれ別々の部品(チップ)として構成されている。 The inverter 81 is equipped with six power transistors 81A to 81F. In the inverter 81, the six power transistors 81A to 81F are configured separately. In other words, the six power transistors 81A to 81F are each configured as separate components (chips).
ゲートドライブ回路82は、1つのICで構成されてもよいし、3個からなる三相別々のICで構成されてもよい。また、ゲートドライブ回路82と制御部70とが1つのICで構成されてもよい。また、制御部70は、1つの専用IC(制御IC)で構成されてもよいし、マイクロコンピュータ(以下、マイコンという)などで構成されてもよい。 The gate drive circuit 82 may be configured as a single IC, or as three separate three-phase ICs. The gate drive circuit 82 and control unit 70 may also be configured as a single IC. The control unit 70 may also be configured as a single dedicated IC (control IC), or as a microcomputer (hereinafter referred to as "mc").
パワートランジスタ81A~81Fは、スーパージャンクションMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)、プレーナMOSFET、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor、絶縁ゲート型バイポーラートランジスタ)などを用いて構成される。パワートランジスタ81A~81Fには大きな電流が流れるので、発熱が多く放熱が望まれる。 Power transistors 81A to 81F are constructed using superjunction MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), planar MOSFETs, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), etc. Because large currents flow through power transistors 81A to 81F, they generate a lot of heat and require heat dissipation.
実施の形態1では、磁気センサ50が磁束位置に対応する回転子30の磁極位置を検出し、内蔵基板11が磁極位置に基づいて電動機1を制御する場合について説明する。なお、内蔵基板11は、巻線群22に流れる電流と、巻線群22に印加および発生する電圧とから磁極位置を推測しながら、電動機1をセンサレス制御してもよい。また、内蔵基板11は、電流検出のため、シャント抵抗および電流センサを用いることによって得られた電流信号をオペアンプなどで増幅してもよい。また、内蔵基板11は、この電流信号から過電流保護のための制御部70への信号を生成するためにコンパレータを用いてもよい。 In embodiment 1, a case will be described in which the magnetic sensor 50 detects the magnetic pole position of the rotor 30 corresponding to the magnetic flux position, and the built-in board 11 controls the electric motor 1 based on the magnetic pole position. The built-in board 11 may perform sensorless control of the electric motor 1 while estimating the magnetic pole position from the current flowing through the winding group 22 and the voltage applied to and generated by the winding group 22. The built-in board 11 may also use an operational amplifier or the like to amplify the current signal obtained by using a shunt resistor and a current sensor for current detection. The built-in board 11 may also use a comparator to generate a signal from this current signal to the control unit 70 for overcurrent protection.
内蔵基板11では、パワートランジスタ81A~81Fのゲートを駆動する電圧(例えば、15V)と、マイコンなどの制御部70を駆動する電圧であるマイコン電源電圧(例えば、5V)とが異なる場合がある。この場合、電動機1は、外部から供給される1つの電源からもう1つの電源を生成するために、レギュレータを用いる。例えば、内蔵基板11へは、外部から15Vの電源が供給され、レギュレータは、5Vの電源を生成して内蔵基板11へ供給する。このレギュレータは、ゲートドライブ回路82に内蔵されてもよい。 In the built-in board 11, the voltage (e.g., 15 V) that drives the gates of the power transistors 81A-81F may differ from the microcomputer power supply voltage (e.g., 5 V) that drives the control unit 70, such as a microcomputer. In this case, the electric motor 1 uses a regulator to generate one power supply from another power supply supplied externally. For example, the built-in board 11 is supplied with a 15 V power supply from an external source, and the regulator generates a 5 V power supply and supplies it to the built-in board 11. This regulator may be built into the gate drive circuit 82.
インバータ81は、入力される直流電圧を、U相、V相、およびW相からなる三相の交流電圧に変換して固定子20の巻線群22に供給する。パワートランジスタ81Aは、U相上アームパワートランジスタであり、パワートランジスタ81Bは、V相上アームパワートランジスタであり、パワートランジスタ81Cは、W相上アームパワートランジスタである。パワートランジスタ81Dは、U相下アームパワートランジスタであり、パワートランジスタ81Eは、V相下アームパワートランジスタであり、パワートランジスタ81Fは、W相下アームパワートランジスタである。 The inverter 81 converts the input DC voltage into a three-phase AC voltage consisting of U-phase, V-phase, and W-phase, and supplies it to the winding group 22 of the stator 20. Power transistor 81A is the U-phase upper arm power transistor, power transistor 81B is the V-phase upper arm power transistor, and power transistor 81C is the W-phase upper arm power transistor. Power transistor 81D is the U-phase lower arm power transistor, power transistor 81E is the V-phase lower arm power transistor, and power transistor 81F is the W-phase lower arm power transistor.
すなわち、パワートランジスタ81Aは、U相の上アームのパワートランジスタであり、パワートランジスタ81Bは、V相の上アームのパワートランジスタであり、パワートランジスタ81Cは、W相の上アームのパワートランジスタである。また、パワートランジスタ81Dは、U相の下アームのパワートランジスタであり、パワートランジスタ81Eは、V相の下アームのパワートランジスタであり、パワートランジスタ81Fは、W相の下アームのパワートランジスタである。 That is, power transistor 81A is the power transistor of the upper arm of U-phase, power transistor 81B is the power transistor of the upper arm of V-phase, and power transistor 81C is the power transistor of the upper arm of W-phase. Also, power transistor 81D is the power transistor of the lower arm of U-phase, power transistor 81E is the power transistor of the lower arm of V-phase, and power transistor 81F is the power transistor of the lower arm of W-phase.
このように、インバータ81は、上アームの複数のパワートランジスタと、下アームの複数のパワートランジスタとを有している。実施の形態1では、上アームと下アームとでスイッチング回数が多い方のパワートランジスタが、内蔵基板11の上面(第1の面)と第1の面に対向する底面(第2の面)とに分散して配置されている。また、実施の形態1では、上アームと下アームとでスイッチング回数が少ない方のパワートランジスタが、内蔵基板11の上面に配置されている。 As such, inverter 81 has multiple power transistors in the upper arm and multiple power transistors in the lower arm. In embodiment 1, the power transistors that switch more frequently in the upper arm or lower arm are distributed and arranged on the top surface (first surface) of built-in substrate 11 and the bottom surface (second surface) opposite the first surface. Also, in embodiment 1, the power transistor that switches less frequently in the upper arm or lower arm is arranged on the top surface of built-in substrate 11.
電動機1は、巻線群22に含まれる巻線として、U相巻線22Uと、V相巻線22Vと、W相巻線22Wとを有している。U相巻線22Uは、パワートランジスタ81A,81Dに接続されている。V相巻線22Vは、パワートランジスタ81B,81Eに接続されている。W相巻線22Wは、パワートランジスタ81C,81Fに接続されている。 The electric motor 1 has U-phase winding 22U, V-phase winding 22V, and W-phase winding 22W as windings included in winding group 22. U-phase winding 22U is connected to power transistors 81A and 81D. V-phase winding 22V is connected to power transistors 81B and 81E. W-phase winding 22W is connected to power transistors 81C and 81F.
ゲートドライブ回路82は、制御部70から受信するスイッチング信号に従ってパワートランジスタ81A~81Fのオンおよびオフを制御する。 The gate drive circuit 82 controls the on and off of the power transistors 81A to 81F according to the switching signal received from the control unit 70.
巻線群22の周辺には、3つの磁気センサ50が配置されている。3つの磁気センサ50は、それぞれ回転子30の位置に対応する磁極位置信号を制御部70に出力する。ブラシレスDCモータである電動機1は、回転子30の磁極位置に応じて、6つ(3相の場合)のパワートランジスタ81A~81Fを、適切なタイミングでスイッチングすることによって回転動力を得る。この場合のスイッチング信号は、制御部70が生成する。 Three magnetic sensors 50 are arranged around the winding group 22. Each of the three magnetic sensors 50 outputs a magnetic pole position signal corresponding to the position of the rotor 30 to the control unit 70. The electric motor 1, which is a brushless DC motor, obtains rotational power by switching six (in the case of a three-phase motor) power transistors 81A-81F at appropriate times according to the magnetic pole position of the rotor 30. The switching signals in this case are generated by the control unit 70.
また、インバータ81およびゲートドライブ回路82の少なくとも一方が高温になったとき、保護回路83は、インバータ81の全てのパワートランジスタ81A~81Fをオフして高温による素子破壊を防止する。 In addition, when at least one of the inverter 81 and the gate drive circuit 82 becomes too hot, the protection circuit 83 turns off all power transistors 81A to 81F of the inverter 81 to prevent element damage due to high temperatures.
過電流検出抵抗75は、パワートランジスタ81D~81Fが備える下アームスイッチに接続されている。保護回路83は、過電流検出抵抗75の電圧を監視し、過電流検出抵抗75の電圧が特定値以上の電圧となったらパワートランジスタ81A~81Fをオフすることによって巻線群22に過電流が流れることを防止し、過電流保護を実現する。なお、過電流検出部は、制御部70に内蔵されてもよいし、ゲートドライブ回路82に内蔵されてもよい。 Overcurrent detection resistor 75 is connected to the lower arm switches of power transistors 81D-81F. Protection circuit 83 monitors the voltage of overcurrent detection resistor 75, and when the voltage of overcurrent detection resistor 75 reaches or exceeds a specific value, it turns off power transistors 81A-81F to prevent overcurrent from flowing through winding group 22, thereby achieving overcurrent protection. The overcurrent detection unit may be built into control unit 70 or gate drive circuit 82.
なお、図示しない感温素子が、内蔵基板11などに設けられていてもよい。この場合、制御部70は、異常温度であることを示す信号を感温素子から受信すると、パワートランジスタ81A~81Fを強制的にオフにすることで過熱保護を実現する。 A temperature-sensing element (not shown) may be provided on the built-in substrate 11, etc. In this case, when the control unit 70 receives a signal from the temperature-sensing element indicating an abnormal temperature, it forcibly turns off the power transistors 81A to 81F to achieve overheat protection.
制御部70は、上位システムから受信する速度指令信号に従って、特定の周波数(キャリア周波数)でパワートランジスタ81A~81Fのオンおよびオフを制御するスイッチング信号を生成する。 The control unit 70 generates a switching signal that controls the on and off of the power transistors 81A to 81F at a specific frequency (carrier frequency) in accordance with a speed command signal received from a higher-level system.
制御部70は、ゲートドライブ回路82にスイッチング信号を出力することで、パワートランジスタ81A~81Fに対してパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)制御を行う。制御部70は、磁気センサ50から入力される磁極位置信号に基づいて、回転子30の磁極位置を推測し、推測した磁極位置から回転子30の回転数を算出する。制御部70は、算出した回転数を示す回転数信号を上位システムに出力する。 The control unit 70 performs pulse width modulation (PWM) control on the power transistors 81A-81F by outputting a switching signal to the gate drive circuit 82. The control unit 70 estimates the magnetic pole position of the rotor 30 based on the magnetic pole position signal input from the magnetic sensor 50, and calculates the rotation speed of the rotor 30 from the estimated magnetic pole position. The control unit 70 outputs a rotation speed signal indicating the calculated rotation speed to a higher-level system.
ブラシレスDCモータである電動機1は、回転子30のマグネット40の磁極位置に応じて、三相の場合は6個のパワートランジスタ81A~81Fを適切なタイミングでスイッチングすることによって回転動力を得る。このスイッチングに用いられるスイッチング信号は制御部70が生成する。この電動機1の動作原理について説明する。 The electric motor 1, which is a brushless DC motor, generates rotational power by switching six power transistors 81A to 81F (in the case of a three-phase motor) at appropriate timing depending on the magnetic pole position of the magnet 40 on the rotor 30. The switching signals used for this switching are generated by the control unit 70. The operating principle of this electric motor 1 will be explained below.
電動機1では、制御部70が、磁気センサ50からの磁極位置信号、または巻線群22に流れる電流の電流値に基づいて、回転子30の磁極位置を推測する。制御部70は、回転子30の磁極位置、および上位システムから出力される速度指令信号に応じてパワートランジスタ81A~81Fをスイッチングするためのスイッチング信号を生成する。ゲートドライブ回路82は、制御部70が生成したスイッチング信号に従ってパワートランジスタ81A~81Fのオンおよびオフをスイッチングする。 In the electric motor 1, the control unit 70 estimates the magnetic pole position of the rotor 30 based on the magnetic pole position signal from the magnetic sensor 50 or the current value of the current flowing through the winding group 22. The control unit 70 generates switching signals for switching the power transistors 81A-81F in accordance with the magnetic pole position of the rotor 30 and the speed command signal output from the higher-level system. The gate drive circuit 82 switches the power transistors 81A-81F on and off in accordance with the switching signals generated by the control unit 70.
電動機1が用いる通電方式には、120°通電制御、150°通電制御、正弦波通電制御などがある。 The energization methods used by electric motor 1 include 120° energization control, 150° energization control, and sinusoidal energization control.
例えば、120°通電制御では、6個のパワートランジスタ81A~81Fのオンとオフとの切り替えタイミングが、3個のホールICによる検出信号の各立ち上がりおよび立ち下がりと同じである。このため、120°通電制御では、制御部70は、クロックを必要としない組合せ回路で構成可能である。For example, with 120° conduction control, the on/off switching timing of the six power transistors 81A-81F is the same as the rising and falling edges of the detection signals from the three Hall ICs. Therefore, with 120° conduction control, the control unit 70 can be configured as a combinational circuit that does not require a clock.
一方、150°通電制御、正弦波通電制御、位相制御、センサレス制御など磁極位置の推定が必要な制御の場合、制御部70は、クロックを含む複雑なデジタル回路で構成される。磁極位置の推定では、例えば、3個のホールICによる検出信号の各立ち上がりおよび立ち下がりの間のタイミングが細かく推定される。On the other hand, for control that requires estimation of the magnetic pole position, such as 150° energization control, sinusoidal wave energization control, phase control, and sensorless control, the control unit 70 is composed of complex digital circuits including a clock. When estimating the magnetic pole position, for example, the timing between each rising and falling edge of the detection signals from three Hall ICs is precisely estimated.
センサレス制御は、磁気センサ50を用いない制御である。センサレス制御では、電流検出抵抗、電流検出用トランスなどで検出された電流値から磁極位置を推定し制御が行われる。センサレス制御では、必要に応じて電流検出抵抗や電流検出用トランスなどで検出された信号がオペアンプなどを用いて増幅される場合もある。 Sensorless control is control that does not use a magnetic sensor 50. In sensorless control, the magnetic pole position is estimated from the current value detected by a current detection resistor, current detection transformer, etc., and control is performed. In sensorless control, signals detected by a current detection resistor, current detection transformer, etc. may be amplified using an operational amplifier, etc., as necessary.
上述したように、制御部70は、パワートランジスタ81A~81Fに対するPWM制御にて巻線群22に印加する電圧を調整する。電動機1は、インバータ81のスイッチングによる損失を減らすため、上下アームの片側だけをスイッチングする場合がある。As described above, the control unit 70 adjusts the voltage applied to the winding group 22 by PWM control of the power transistors 81A to 81F. The motor 1 may switch only one of the upper and lower arms to reduce losses due to switching of the inverter 81.
ここで、電動機1によるスイッチングについて説明する。図3は、実施の形態1にかかる電動機が実行するスイッチングの例を説明するための図である。図3では、パワートランジスタ81A~81Fへのゲート信号(スイッチング信号)を示している。実施の形態1のインバータ81は、上アームと下アームとでスイッチング回数が異なる制御を実行する。 Now, we will explain the switching performed by the electric motor 1. Figure 3 is a diagram for explaining an example of switching performed by the electric motor according to the first embodiment. Figure 3 shows gate signals (switching signals) to power transistors 81A to 81F. The inverter 81 according to the first embodiment performs control in which the upper arm and the lower arm have different switching frequencies.
U相上アームパワートランジスタであるパワートランジスタ81Aへのゲート信号が、U相上ゲート信号93Aである。V相上アームパワートランジスタであるパワートランジスタ81Bへのゲート信号が、V相上ゲート信号93Bである。W相上アームパワートランジスタであるパワートランジスタ81Cへのゲート信号が、W相上ゲート信号93Cである。 The gate signal to power transistor 81A, which is the U-phase upper arm power transistor, is U-phase upper gate signal 93A. The gate signal to power transistor 81B, which is the V-phase upper arm power transistor, is V-phase upper gate signal 93B. The gate signal to power transistor 81C, which is the W-phase upper arm power transistor, is W-phase upper gate signal 93C.
また、U相下アームパワートランジスタであるパワートランジスタ81Dへのゲート信号が、U相下ゲート信号93Dである。V相下アームパワートランジスタであるパワートランジスタ81Eへのゲート信号が、V相下ゲート信号93Eである。W相下アームパワートランジスタであるパワートランジスタ81Fへのゲート信号が、W相下ゲート信号93Fである。 The gate signal to power transistor 81D, which is the U-phase lower arm power transistor, is U-phase lower gate signal 93D. The gate signal to power transistor 81E, which is the V-phase lower arm power transistor, is V-phase lower gate signal 93E. The gate signal to power transistor 81F, which is the W-phase lower arm power transistor, is W-phase lower gate signal 93F.
図3では、上アームの方が下アームよりも特定期間T1におけるスイッチング回数が多い場合(上アームスイッチングの場合)の各パワートランジスタ81A~81Fのゲート信号のタイミングチャートを示している。 Figure 3 shows a timing chart of the gate signals of each power transistor 81A to 81F when the upper arm switches more frequently than the lower arm during a specific period T1 (in the case of upper arm switching).
ゲート信号がHighの時、パワートランジスタはオンになり、ゲート信号がLowの時、パワートランジスタはオフになる。図3に示すタイミングチャートの場合、上アームは、下アームよりも短い周期でスイッチングする。制御部70は、この上アームのスイッチングのDutyを変えることによって巻線群22に印加する電圧を変化させ、電動機1を制御する。 When the gate signal is high, the power transistor is on, and when the gate signal is low, the power transistor is off. In the timing chart shown in Figure 3, the upper arm switches at a shorter cycle than the lower arm. The control unit 70 controls the motor 1 by changing the voltage applied to the winding group 22 by changing the switching duty of this upper arm.
以下、上アームの方が下アームよりも特定期間T1におけるスイッチング回数が多い場合(上アームスイッチングの場合)を例に電動機1の構成を説明する。なお、実施の形態1の電動機1は、下アームスイッチングの場合に対しても、上アームスイッチングの場合と同様に適用可能である。 The following describes the configuration of the electric motor 1 using an example in which the upper arm switches more frequently than the lower arm during a specific period T1 (upper arm switching). Note that the electric motor 1 of embodiment 1 can be applied to lower arm switching in the same way as it is to upper arm switching.
図4は、実施の形態1にかかる電動機の内蔵基板に配置されるパワートランジスタの配置位置を示す図である。図4では、内蔵基板11の反ステータ側の面(固定子20に対向しない側の面である上面)を模式的に示している。なお、図4では、内蔵基板11に形成される貫通穴(回転軸31が通される穴)の図示を省略している。 Figure 4 is a diagram showing the positioning of power transistors arranged on the built-in substrate of the electric motor according to embodiment 1. Figure 4 schematically shows the surface of the built-in substrate 11 on the side opposite the stator (the top surface, which is the surface that does not face the stator 20). Note that Figure 4 does not show the through-hole (the hole through which the rotating shaft 31 passes) formed in the built-in substrate 11.
内蔵基板11に対しては、6個のパワートランジスタ81A~81Fのうちの1つが内蔵基板11のステータ側の面(底面)に配置され、残りの5つが反ステータ側の面(上面)に配置される。図4では、上アームのパワートランジスタ81Bが内蔵基板11のステータ側の面に配置され、残りのパワートランジスタ81A,81C~81Fが反ステータ側の面に配置された場合を示している。 With respect to the built-in substrate 11, one of the six power transistors 81A to 81F is arranged on the stator side (bottom surface) of the built-in substrate 11, and the remaining five are arranged on the opposite side (top surface) of the built-in substrate 11. Figure 4 shows the case where the upper arm power transistor 81B is arranged on the stator side of the built-in substrate 11, and the remaining power transistors 81A, 81C to 81F are arranged on the opposite side.
このように、スイッチング回数が多い方のアームのパワートランジスタ(温度上昇しやすいパワートランジスタ)が、内蔵基板11のステータ側の面と反ステータ側の面とに分散して配置されている。これにより、内蔵基板11は、内蔵基板11での熱集中を回避することができ、パワートランジスタ81A~81Fの温度上昇を抑制することが可能となる。したがって、内蔵基板11は、内蔵基板11の温度上昇を大きく抑制することが可能となる。 In this way, the power transistors of the arm with the greater number of switching times (power transistors that are more likely to heat up) are distributed across the stator-side and anti-stator-side surfaces of the built-in substrate 11. This allows the built-in substrate 11 to avoid heat concentration on the built-in substrate 11, making it possible to suppress temperature increases in the power transistors 81A to 81F. Therefore, the built-in substrate 11 can significantly suppress temperature increases in the built-in substrate 11.
3つの上アームパワートランジスタが内蔵基板11上で特定方向に並べて配置される場合、3つの上アームパワートランジスタのうち中央に配置されるパワートランジスタがステータ側の面に配置されることで、内蔵基板11での熱集中の抑制効果が大きくなる。 When three upper arm power transistors are arranged in a specific direction on the built-in substrate 11, the central one of the three upper arm power transistors is arranged on the stator side, which greatly reduces heat concentration on the built-in substrate 11.
内蔵基板11に対しては、内蔵基板11を上面から見た場合に、径方向(中心から外周に向かう方向)に各相の上下アームの対が配置されている。すなわち、内蔵基板11に対しては、内蔵基板11を上面から見た場合に、径方向(第1の径方向)に沿ってU相の上下アームの対が配置され、径方向(第2の径方向)に沿ってV相の上下アームの対が配置され、径方向(第3の径方向)に沿ってW相の上下アームの対が配置されている。 When viewed from above, the built-in substrate 11 has pairs of upper and lower arms for each phase arranged in the radial direction (direction from the center to the outer periphery). That is, when viewed from above, the built-in substrate 11 has pairs of upper and lower arms for the U phase arranged along the radial direction (first radial direction), pairs of upper and lower arms for the V phase arranged along the radial direction (second radial direction), and pairs of upper and lower arms for the W phase arranged along the radial direction (third radial direction).
また、内蔵基板11に対しては、内蔵基板11を上面から見た場合に、回転軸31の軸方向に対する周方向(第1の周方向)に三相の上アームが並べて配置され、周方向(第2の周方向)に三相の下アームが並べて配置されている。これにより、内蔵基板11の上面には、上アームのパワートランジスタと下アームのパワートランジスタとが周方向に沿って2列に配置されている。内蔵基板11の周方向(第1の周方向および第2の周方向)は、内蔵基板11の外周に沿った方向である。 When the built-in substrate 11 is viewed from above, three-phase upper arms are arranged side by side in the circumferential direction (first circumferential direction) relative to the axial direction of the rotating shaft 31, and three-phase lower arms are arranged side by side in the circumferential direction (second circumferential direction). As a result, the power transistors of the upper arms and the power transistors of the lower arms are arranged in two rows along the circumferential direction on the top surface of the built-in substrate 11. The circumferential directions (first circumferential direction and second circumferential direction) of the built-in substrate 11 are directions that follow the outer periphery of the built-in substrate 11.
図4では、内蔵基板11を上面から見た場合に、周方向に沿ってパワートランジスタ81A~81Cが配置されている場合を示している。また、図4では、内蔵基板11を上面から見た場合に、周方向に沿ってパワートランジスタ81D~81Fが配置されている場合を示している。 Figure 4 shows the case where power transistors 81A to 81C are arranged along the circumferential direction when the built-in substrate 11 is viewed from above. Also, Figure 4 shows the case where power transistors 81D to 81F are arranged along the circumferential direction when the built-in substrate 11 is viewed from above.
実施の形態1では、例えば、パワートランジスタ81A,81Cが内蔵基板11の上面に配置され、パワートランジスタ81Bが内蔵基板11の底面に配置される。また、パワートランジスタ81D~81Fが内蔵基板11の上面に配置される。 In embodiment 1, for example, power transistors 81A and 81C are arranged on the top surface of the built-in substrate 11, and power transistor 81B is arranged on the bottom surface of the built-in substrate 11. Furthermore, power transistors 81D to 81F are arranged on the top surface of the built-in substrate 11.
このようなパワートランジスタ81A~81Fの配置により、パワートランジスタ81A~81Fに対するパターン配線が容易になる。この場合において、外周側にスイッチング回数が多い方の上アームのパワートランジスタが配置され、内周側にスイッチング回数が少ない方の下アームのパワートランジスタが配置される。 This arrangement of power transistors 81A to 81F makes it easier to pattern wire the power transistors 81A to 81F. In this case, the power transistor of the upper arm with the higher switching frequency is arranged on the outer periphery, and the power transistor of the lower arm with the lower switching frequency is arranged on the inner periphery.
すなわち、内蔵基板11には、スイッチング回数が多い方のアームのパワートランジスタが、スイッチング回数が少ない方のアームのパワートランジスタよりも外周側に配置される。そして、スイッチング回数が多い方のパワートランジスタの少なくとも1つが内蔵基板11の底面に配置される。 In other words, on the built-in substrate 11, the power transistors of the arm with a higher switching count are arranged closer to the outer periphery than the power transistors of the arm with a lower switching count. Furthermore, at least one of the power transistors with a higher switching count is arranged on the bottom surface of the built-in substrate 11.
このように、外周側にスイッチング回数が多い方のパワートランジスタ(ここでは、上アームパワートランジスタ)が配置され、上アームパワートランジスタのうちの1つ(ここでは、パワートランジスタ81B)が内蔵基板11のステータ側の面に配置される。 In this way, the power transistor with the greater number of switching times (here, the upper arm power transistor) is arranged on the outer periphery, and one of the upper arm power transistors (here, power transistor 81B) is arranged on the stator side of the built-in substrate 11.
ステータ側の面に配置されたパワートランジスタ81Bは、巻線群22の影響を受けて温度が上昇しやすくなるが、パワートランジスタ81Bは、下アームパワートランジスタよりも外周側に配置されているので、熱が電動機1の側面からも放熱されやすくなる。このように、ステータ側の面に配置されたパワートランジスタ81Bからの熱が電動機1の側面からも放熱されやすくなるので、内蔵基板11の放熱性が向上する。すなわち、スイッチング回数が多い方のパワートランジスタが外周側に配置されることで、スイッチング回数が多い方のパワートランジスタで発生した熱を電動機1の側面から放熱しやすくなり、温度上昇の抑制効果が大きくなる。 The power transistor 81B arranged on the stator side is susceptible to temperature rise due to the influence of the winding group 22, but because the power transistor 81B is arranged closer to the outer periphery than the lower arm power transistors, heat is more easily dissipated from the side of the electric motor 1. In this way, heat from the power transistor 81B arranged on the stator side is more easily dissipated from the side of the electric motor 1, improving the heat dissipation performance of the built-in board 11. In other words, by arranging the power transistor with a higher switching count closer to the outer periphery, heat generated by the power transistor with a higher switching count is more easily dissipated from the side of the electric motor 1, thereby significantly suppressing temperature rise.
なお、スイッチング回数が多い方のアームが下アームである場合、下アームのパワートランジスタが、上アームのパワートランジスタよりも外周側で周方向に沿って配置される。そして、パワートランジスタ81D~81Fの少なくとも1つ(例えば、パワートランジスタ81E)が内蔵基板11の底面に配置される。 When the arm with the greater number of switching times is the lower arm, the power transistors of the lower arm are arranged circumferentially on the outer side of the power transistors of the upper arm. At least one of power transistors 81D to 81F (for example, power transistor 81E) is arranged on the bottom surface of the built-in substrate 11.
図5は、実施の形態1にかかる電動機の第1の内部構成例を模式的に示す断面図である。なお、図5では、下アームパワートランジスタであるパワートランジスタ81D~81Fの図示を省略している。図5では、パワートランジスタ81Aとパワートランジスタ81Bとが、内蔵基板11を挟んで対向する位置に配置されている場合を示しているが、図4に示したように、パワートランジスタ81Bは、パワートランジスタ81A,81Cに対向しない位置に配置されてもよい。 Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing a first example of the internal configuration of the electric motor according to the first embodiment. Note that power transistors 81D to 81F, which are lower arm power transistors, are not shown in Figure 5. While Figure 5 shows a case in which power transistor 81A and power transistor 81B are positioned opposite each other across built-in substrate 11, as shown in Figure 4, power transistor 81B may be positioned so as not to face power transistors 81A and 81C.
例えば、上アームパワートランジスタであるパワートランジスタ81A~81Cのうちのパワートランジスタ81A,81Cは、巻線群22に対して内蔵基板11の反対側の面に配置されている。すなわち、パワートランジスタ81A,81Cは、内蔵基板11の反ステータ側に配置されている。換言すると、内蔵基板11の底面に対向する位置に固定子鉄心21および巻線群22が配置されている場合、パワートランジスタ81A,81Cは、内蔵基板11の底面とは反対側の面である上面に配置されている。これにより、パワートランジスタ81A,81Cは、巻線群22から発せられる熱の影響を受けにくくなる。したがって、内蔵基板11は、パワートランジスタ81A,81Cの温度上昇を抑制することができる。 For example, of the power transistors 81A to 81C that are upper arm power transistors, power transistors 81A and 81C are arranged on the opposite side of the built-in substrate 11 from the winding group 22. In other words, power transistors 81A and 81C are arranged on the opposite side of the built-in substrate 11 from the stator. In other words, when the stator core 21 and winding group 22 are arranged opposite the bottom surface of the built-in substrate 11, power transistors 81A and 81C are arranged on the top surface, which is the surface opposite the bottom surface of the built-in substrate 11. This makes power transistors 81A and 81C less susceptible to the effects of heat emitted from the winding group 22. Therefore, the built-in substrate 11 can suppress temperature increases in power transistors 81A and 81C.
また、上アームパワートランジスタであるパワートランジスタ81A~81Cのうちのパワートランジスタ81Bは、内蔵基板11のステータ側に配置されている。換言すると、パワートランジスタ81Bは、内蔵基板11の底面に配置されている。これにより、パワートランジスタ81Bは、パワートランジスタ81A,81Cから発せられる熱の影響を受けにくくなる。したがって、内蔵基板11は、パワートランジスタ81Bの温度上昇を抑制することができる。 Furthermore, of the power transistors 81A to 81C, which are upper arm power transistors, power transistor 81B is arranged on the stator side of the built-in substrate 11. In other words, power transistor 81B is arranged on the bottom surface of the built-in substrate 11. This makes power transistor 81B less susceptible to the effects of heat emitted from power transistors 81A and 81C. Therefore, the built-in substrate 11 can suppress the temperature rise of power transistor 81B.
なお、パワートランジスタ81Aが、内蔵基板11のステータ側に配置され、パワートランジスタ81B,81Cが、内蔵基板11の反ステータ側に配置されてもよい。また、パワートランジスタ81Cが、内蔵基板11のステータ側に配置され、パワートランジスタ81A,81Bが、内蔵基板11の反ステータ側に配置されてもよい。 In addition, power transistor 81A may be arranged on the stator side of built-in substrate 11, and power transistors 81B and 81C may be arranged on the opposite side of built-in substrate 11 from the stator. Alternatively, power transistor 81C may be arranged on the stator side of built-in substrate 11, and power transistors 81A and 81B may be arranged on the opposite side of built-in substrate 11 from the stator.
また、パワートランジスタ81A~81Cのうち、2つのパワートランジスタが、内蔵基板11のステータ側に配置されてもよい。 Furthermore, two of the power transistors 81A to 81C may be arranged on the stator side of the built-in substrate 11.
パワートランジスタ81D~81Fは、内蔵基板11の反ステータ側に配置される。このように、ステータ側に配置されるパワートランジスタの数よりも、反ステータ側に配置されるパワートランジスタの数の方が多い。内蔵基板11では、反ステータ側の方が、ステータ側よりも放熱性が良いので、反ステータ側に多くのパワートランジスタが配置された方が、放熱性が向上する。 Power transistors 81D to 81F are arranged on the opposite stator side of the built-in substrate 11. As such, the number of power transistors arranged on the opposite stator side is greater than the number of power transistors arranged on the stator side. Since the opposite stator side of the built-in substrate 11 has better heat dissipation properties than the stator side, arranging more power transistors on the opposite stator side improves heat dissipation.
図6は、実施の形態1にかかる電動機の第2の内部構成例を模式的に示す断面図である。なお、図6では、下アームパワートランジスタであるパワートランジスタ81D~81Fの図示を省略している。図6では、パワートランジスタ81Aとパワートランジスタ81Bとが、内蔵基板11を挟んで対向する位置に配置されている場合を示しているが、図4に示したように、パワートランジスタ81Bは、パワートランジスタ81A,81Cに対向しない位置に配置されてもよい。 Figure 6 is a cross-sectional view schematically showing a second example of the internal configuration of the electric motor according to the first embodiment. Note that power transistors 81D to 81F, which are lower arm power transistors, are not shown in Figure 6. While Figure 6 shows a case in which power transistor 81A and power transistor 81B are positioned opposite each other across built-in substrate 11, as shown in Figure 4, power transistor 81B may be positioned so as not to face power transistors 81A and 81C.
図6では、電動機1がヒートシンク5を備えている場合を示している。ヒートシンク5は、電動機1で発生する熱を放散させる。ヒートシンク5を備えた電動機1のその他の構成は、図5に示した電動機1の構成と同じである。例えば、電動機1では、ヒートシンク5が内蔵基板11に対し反ステータ側に設けられる場合がある。この場合、ヒートシンク5は、モールド樹脂12を介して内蔵基板11の反ステータ側に配置される。ヒートシンク5は、モールド樹脂12にて内蔵基板11と一体成型されるか、またはモールド樹脂12と内蔵基板11とが一体成型後に取り付けられる。この場合、ヒートシンク5とモールド樹脂12との間の接触熱抵抗を下げるため、ヒートシンク5とモールド樹脂12との間に、放熱部材が配置される。放熱部材の例は、熱伝導シート、熱伝導グリス、または放熱パッドである。 Figure 6 shows a case where the electric motor 1 is equipped with a heat sink 5. The heat sink 5 dissipates heat generated by the electric motor 1. The other configurations of the electric motor 1 equipped with the heat sink 5 are the same as those of the electric motor 1 shown in Figure 5. For example, in the electric motor 1, the heat sink 5 may be provided on the opposite stator side of the built-in substrate 11. In this case, the heat sink 5 is arranged on the opposite stator side of the built-in substrate 11 via the molded resin 12. The heat sink 5 is either integrally molded with the built-in substrate 11 using the molded resin 12, or attached after the molded resin 12 and the built-in substrate 11 are integrally molded. In this case, a heat dissipation member is arranged between the heat sink 5 and the molded resin 12 to reduce the contact thermal resistance between the heat sink 5 and the molded resin 12. Examples of heat dissipation members include a thermally conductive sheet, thermally conductive grease, or a thermal pad.
反ステータ側に配置されたパワートランジスタ81A,81Cの放熱パターン(後述する放熱用基板パターン2A)と、反ステータ側に配置されたパワートランジスタ81A,81Cのボディまたは放熱タブの軸方向の高さとは、均一ではないが、内蔵基板11の反ステータ側は、モールド樹脂12にて隙間なく充填されている。このため、反ステータ側のパワートランジスタ81A,81Cと、ヒートシンク5とを、隙間なく充填されたモールド樹脂12によって接合することができる。したがって、ヒートシンク5での熱伝導が、隙間などによって極端に下がることを抑制できる。 Although the axial heights of the heat dissipation patterns (heat dissipation substrate pattern 2A, described below) of the power transistors 81A, 81C arranged on the opposite side to the stator and the bodies or heat dissipation tabs of the power transistors 81A, 81C arranged on the opposite side to the stator are not uniform, the opposite side of the built-in substrate 11 is filled without gaps with molded resin 12. This allows the power transistors 81A, 81C on the opposite side to be joined to the heat sink 5 by the molded resin 12, which is filled without gaps. This prevents the thermal conduction of the heat sink 5 from being significantly reduced due to gaps, etc.
内蔵基板11にモールド樹脂12が一体成型されない場合、ヒートシンク5と、パワートランジスタ81A,81Cまたは放熱パターンとの間に、放熱パッドが配置される。この場合において、パワートランジスタ81A,81Cのボディの高さと放熱パターンとの高さとが揃っていないと、ヒートシンク5と内蔵基板11との間に放熱パッドを隙間なく充填することが難しくなる。一方、実施の形態1では、内蔵基板11にモールド樹脂12が一体成型されているので、ヒートシンク5と内蔵基板11との間にモールド樹脂12を隙間なく充填することが可能となる。 If the molded resin 12 is not integrally molded with the built-in substrate 11, a heat dissipation pad is placed between the heat sink 5 and the power transistors 81A, 81C or the heat dissipation pattern. In this case, if the height of the bodies of the power transistors 81A, 81C and the height of the heat dissipation pattern are not aligned, it becomes difficult to fill the heat dissipation pad without gaps between the heat sink 5 and the built-in substrate 11. On the other hand, in embodiment 1, the molded resin 12 is integrally molded with the built-in substrate 11, making it possible to fill the molded resin 12 without gaps between the heat sink 5 and the built-in substrate 11.
なお、ステータ側に配置されたパワートランジスタの放熱パターン(後述する放熱用基板パターン2B)に対しても、パワートランジスタが有する放熱タブ(後述する放熱タブ85T)が接続されている。そして、放熱タブ85Tを有したパワートランジスタを覆うようにモールド樹脂12が配置されている。 The heat dissipation tab (heat dissipation tab 85T described later) of the power transistor arranged on the stator side is also connected to the heat dissipation pattern (heat dissipation substrate pattern 2B described later). Then, molding resin 12 is arranged to cover the power transistor having the heat dissipation tab 85T.
このように、電動機1では、上アームおよび下アームのパワートランジスタのうちスイッチング回数が多い方のアームのパワートランジスタが、内蔵基板11の両面に少なくとも1つずつ配置されている。すなわち、電動機1では、スイッチング回数が多い方のアームのパワートランジスタは、内蔵基板11の上面と底面とに分散して配置されている。 In this way, in the electric motor 1, of the power transistors in the upper arm and the lower arm, at least one power transistor of the arm that switches more frequently is arranged on each side of the built-in substrate 11. In other words, in the electric motor 1, the power transistors of the arm that switches more frequently are distributed and arranged on the top and bottom surfaces of the built-in substrate 11.
電動機1では、スイッチング回数が多い方のアームは、スイッチング回数が少ない方のアームよりも温度上昇が大きい。このため、スイッチング回数が多い方のアームのパワートランジスタが、内蔵基板11の上面と底面とに分散して配置されることで、温度上昇の抑制効果が大きくなる。In the electric motor 1, the arm with a higher switching count experiences a greater temperature rise than the arm with a lower switching count. For this reason, distributing the power transistors of the arm with a higher switching count to the top and bottom surfaces of the built-in substrate 11 greatly suppresses temperature rise.
なお、内蔵基板11に対しては、ステータ側に配置されたパワートランジスタの放熱性を向上させるため、スルーホールが形成されてもよい。ここで、スルーホールが形成された場合の内蔵基板11の構成について説明する。 In addition, through holes may be formed in the built-in substrate 11 to improve the heat dissipation of the power transistors arranged on the stator side. Here, we will explain the configuration of the built-in substrate 11 when through holes are formed.
図7は、実施の形態1にかかる内蔵基板上でのパワートランジスタの第1の配置例を模式的に示す図である。図7では、スルーホール4が形成された場合の内蔵基板11の断面図を示している。 Figure 7 is a diagram schematically illustrating a first example of the arrangement of power transistors on an embedded substrate according to embodiment 1. Figure 7 shows a cross-sectional view of an embedded substrate 11 when a through hole 4 is formed.
内蔵基板11の上面(反ステータ側の面)には、放熱用基板パターン2Aが配置され、内蔵基板11の底面(ステータ側の面)には、放熱用基板パターン2Bが配置されている。放熱用基板パターン2A,2Bは、内蔵基板11で発生する熱を拡散させるパターンである。放熱用基板パターン2Aが、第1の放熱用基板パターンであり、放熱用基板パターン2Bが、第2の放熱用基板パターンである。 A heat dissipation board pattern 2A is arranged on the top surface (the surface opposite the stator) of the built-in board 11, and a heat dissipation board pattern 2B is arranged on the bottom surface (the surface facing the stator) of the built-in board 11. The heat dissipation board patterns 2A and 2B are patterns that diffuse heat generated by the built-in board 11. The heat dissipation board pattern 2A is the first heat dissipation board pattern, and the heat dissipation board pattern 2B is the second heat dissipation board pattern.
また、内蔵基板11の底面側に配置されたパワートランジスタ81Bは、放熱性を向上させるための放熱タブ85Tを有している。放熱タブ85Tは、パワートランジスタ81Bで発生する熱を放散させる。 In addition, the power transistor 81B, which is arranged on the bottom side of the built-in substrate 11, has a heat dissipation tab 85T to improve heat dissipation. The heat dissipation tab 85T dissipates heat generated by the power transistor 81B.
放熱用基板パターン2Bは、放熱タブ85Tに接続されている。放熱タブ85Tに接続されている放熱用基板パターン2Bは、スルーホール4を介して反ステータ側の放熱用基板パターン2Aに接続されている。スルーホール4は、内蔵基板11を貫通する穴である。スルーホール4には、熱伝導率が特定値よりも高い部材が埋め込まれていてもよい。スルーホール4には、例えば、内蔵基板11の熱伝導率よりも熱伝導率が高い部材が埋め込まれていてもよい。 The heat dissipation board pattern 2B is connected to the heat dissipation tab 85T. The heat dissipation board pattern 2B connected to the heat dissipation tab 85T is connected to the heat dissipation board pattern 2A on the opposite side to the stator via a through hole 4. The through hole 4 is a hole that penetrates the built-in board 11. A material having a thermal conductivity higher than a specific value may be embedded in the through hole 4. For example, a material having a thermal conductivity higher than that of the built-in board 11 may be embedded in the through hole 4.
内蔵基板11のこのような構成により、パワートランジスタ81Bは、放熱タブ85T、放熱用基板パターン2B、スルーホール4、および放熱用基板パターン2Aを介して熱を逃がす。 With this configuration of the built-in substrate 11, the power transistor 81B dissipates heat through the heat dissipation tab 85T, the heat dissipation substrate pattern 2B, the through hole 4, and the heat dissipation substrate pattern 2A.
なお、内蔵基板11の上面側に配置されるパワートランジスタ81A,81C,81D~81Fが、放熱タブ85Tを有していてもよい。また、内蔵基板11には、放熱タブ85Tが配置されていなくてもよい。この場合、パワートランジスタ81Bは、放熱タブ85Tに接続されない。 The power transistors 81A, 81C, 81D to 81F arranged on the upper surface of the built-in substrate 11 may have a heat dissipation tab 85T. The built-in substrate 11 may not have a heat dissipation tab 85T. In this case, the power transistor 81B is not connected to the heat dissipation tab 85T.
図8は、実施の形態1にかかる内蔵基板上でのパワートランジスタの第2の配置例を模式的に示す図である。図8では、スルーホール4が形成された場合の内蔵基板11の断面図を示している。 Figure 8 is a diagram schematically illustrating a second example of the arrangement of power transistors on an embedded substrate according to embodiment 1. Figure 8 shows a cross-sectional view of an embedded substrate 11 when a through hole 4 is formed.
内蔵基板11に放熱タブ85Tが配置されていない場合も、内蔵基板11の上面(反ステータ側の面)には、放熱用基板パターン2Aが配置され、内蔵基板11の底面(ステータ側の面)には、放熱用基板パターン2Bが配置されている。 Even if a heat dissipation tab 85T is not arranged on the built-in substrate 11, a heat dissipation substrate pattern 2A is arranged on the top surface (the surface opposite the stator) of the built-in substrate 11, and a heat dissipation substrate pattern 2B is arranged on the bottom surface (the surface facing the stator) of the built-in substrate 11.
内蔵基板11に放熱タブ85Tが配置されていない場合、高温となるパワートランジスタ81Bのパッケージ下部が放熱用基板パターン2Bに接続される。そして、パワートランジスタ81Bのパッケージ下部に接続されている放熱用基板パターン2Bが、スルーホール4を介して反ステータ側の放熱用基板パターン2Aに接続される。この構成により、パワートランジスタ81Bは、放熱用基板パターン2B、スルーホール4、および放熱用基板パターン2Aを介して熱を逃がす。 When the heat dissipation tab 85T is not placed on the built-in substrate 11, the lower part of the package of the power transistor 81B, which becomes hot, is connected to the heat dissipation board pattern 2B. The heat dissipation board pattern 2B connected to the lower part of the package of the power transistor 81B is then connected to the heat dissipation board pattern 2A on the opposite side of the stator via the through hole 4. With this configuration, the power transistor 81B dissipates heat via the heat dissipation board pattern 2B, the through hole 4, and the heat dissipation board pattern 2A.
ここで、比較例の電動機の構成について説明する。図9は、比較例の電動機の内部構成を模式的に示す断面図である。比較例の電動機1Xは、パワートランジスタ81A~81Fが、全て内蔵基板11X上の同一面(上面)に配置されている。すなわち、比較例の電動機1Xでは、パワートランジスタ81A~81Cが、巻線群22に対して内蔵基板11Xの反対側の面に配置されている。なお、図9では、パワートランジスタ81D~81Fの図示を省略している。 Here, we will explain the configuration of the electric motor of the comparative example. Figure 9 is a cross-sectional view that schematically shows the internal configuration of the electric motor of the comparative example. In the electric motor 1X of the comparative example, the power transistors 81A to 81F are all arranged on the same surface (top surface) of the built-in substrate 11X. In other words, in the electric motor 1X of the comparative example, the power transistors 81A to 81C are arranged on the surface of the built-in substrate 11X opposite the winding group 22. Note that the power transistors 81D to 81F are not shown in Figure 9.
実施の形態1の電動機1は、パワートランジスタ81A~81Cのうちのパワートランジスタ81A,81Cは、巻線群22に対して内蔵基板11の反対側の面に配置されている。したがって、実施の形態1の電動機1が備える内蔵基板11は、比較例の電動機1Xが備える内蔵基板11Xよりも、温度上昇を抑制できる。すなわち、実施の形態1の電動機1が備える内蔵基板11は、温度の上昇量が大きい部品が内蔵基板11上の一方の面のみに配置されていないので、内蔵基板11の温度上昇の抑制量が大きくなる。 In the electric motor 1 of embodiment 1, of the power transistors 81A to 81C, the power transistors 81A and 81C are arranged on the opposite side of the built-in substrate 11 from the winding group 22. Therefore, the built-in substrate 11 provided in the electric motor 1 of embodiment 1 can suppress temperature rise more than the built-in substrate 11X provided in the electric motor 1X of the comparative example. In other words, the built-in substrate 11 provided in the electric motor 1 of embodiment 1 is able to suppress temperature rise to a greater extent because components with a large amount of temperature rise are not arranged on only one side of the built-in substrate 11.
このように実施の形態1の電動機1では、上アームと下アームとでスイッチング回数が多い方のアームのパワートランジスタが、内蔵基板11の上面と底面とに分散して配置されている。これにより、電動機1は、制御基板である内蔵基板11の温度上昇を大きく抑制することができる。 In this way, in the electric motor 1 of embodiment 1, the power transistors of the upper or lower arm that switches more frequently are distributed across the top and bottom surfaces of the built-in substrate 11. This allows the electric motor 1 to significantly suppress temperature increases in the built-in substrate 11, which serves as the control substrate.
実施の形態2.
つぎに、図10を用いて実施の形態2について説明する。実施の形態2では、実施の形態1で説明した電動機1を空気調和機に適用する。
Embodiment 2.
Next, a second embodiment will be described with reference to Fig. 10. In the second embodiment, the electric motor 1 described in the first embodiment is applied to an air conditioner.
図10は、実施の形態2にかかる空気調和機の模式図である。エアコンディショナである空気調和機200は、室内機210と、室内機210に接続される室外機220とを備えている。室内機210は、電動機1と、室内機基板211と、室内機用送風機(図示せず)とを搭載している。室外機220は、室外機用送風機223を搭載している。 Figure 10 is a schematic diagram of an air conditioner according to embodiment 2. The air conditioner 200 comprises an indoor unit 210 and an outdoor unit 220 connected to the indoor unit 210. The indoor unit 210 is equipped with an electric motor 1, an indoor unit board 211, and an indoor unit blower (not shown). The outdoor unit 220 is equipped with an outdoor unit blower 223.
室外機用送風機223および室内機用送風機は、それぞれ駆動源として実施の形態1で説明した電動機1を内蔵している。特に、空気調和機200が業務用である場合、高出力が求められ高い放熱性能が求められるので、実施の形態1で説明した電動機1が適用されることで放熱効果が大きくなる。 The outdoor unit blower 223 and the indoor unit blower each incorporate the electric motor 1 described in embodiment 1 as their drive source. In particular, when the air conditioner 200 is for commercial use, high output and high heat dissipation performance are required, so applying the electric motor 1 described in embodiment 1 increases the heat dissipation effect.
なお、電動機1は、空気調和機200の他にも、例えば換気扇、家電機器、工作機などに搭載して利用することができる。 In addition to the air conditioner 200, the electric motor 1 can also be mounted and used in other devices, such as ventilation fans, home appliances, and machine tools.
このように実施の形態2によれば、実施の形態1で説明した電動機1が空気調和機200に適用されるので、内蔵基板11の温度上昇を大きく抑制することができる。 According to embodiment 2, the electric motor 1 described in embodiment 1 is applied to the air conditioner 200, thereby significantly suppressing the temperature rise of the built-in board 11.
以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configurations shown in the above embodiments are merely examples, and may be combined with other known technologies, or different embodiments may be combined with each other. Parts of the configuration may also be omitted or modified without departing from the spirit of the invention.
1,1X 電動機、2A,2B 放熱用基板パターン、4 スルーホール、5 ヒートシンク、10 モールド固定子、11,11X 内蔵基板、12 モールド樹脂、13 リード線、14 リード口出し部、20 固定子、21 固定子鉄心、22 巻線群、22U U相巻線、22V V相巻線、22W W相巻線、23 インシュレータ、30 回転子、31 回転軸、32 回転子絶縁部、33 出力側軸受、34 反出力側軸受、40 マグネット、41~43,47,48 接続点、50 磁気センサ、60 ブラケット、61 圧入部、70 制御部、75 過電流検出抵抗、77 高圧電源、78 低圧電源、79A~79C グランド、81 インバータ、81A~81F パワートランジスタ、82 ゲートドライブ回路、83 保護回路、85T 放熱タブ、93A U相上ゲート信号、93B V相上ゲート信号、93C W相上ゲート信号、93D U相下ゲート信号、93E V相下ゲート信号、93F W相下ゲート信号、200 空気調和機、210 室内機、211 室内機基板、220 室外機、223 室外機用送風機。1, 1X Electric motor, 2A, 2B Heat dissipation board pattern, 4 Through hole, 5 Heat sink, 10 Molded stator, 11, 11X Built-in board, 12 Molded resin, 13 Lead wire, 14 Lead outlet, 20 Stator, 21 Stator core, 22 Winding group, 22U U-phase winding, 22V V-phase winding, 22W W-phase winding, 23 Insulator, 30 Rotor, 31 Rotating shaft, 32 Rotor insulation part, 33 Output side bearing, 34 Non-output side bearing, 40 Magnet, 41-43, 47, 48 Connection point, 50 Magnetic sensor, 60 Bracket, 61 Press-fit part, 70 Control part, 75 Overcurrent detection resistor, 77 High-voltage power supply, 78 Low-voltage power supply, 79A-79C Ground, 81 Inverter, 81A-81F Power transistor, 82 Gate drive circuit, 83 Protection circuit, 85T Heat dissipation tab, 93A U phase upper gate signal, 93B V phase upper gate signal, 93C W phase upper gate signal, 93D U phase lower gate signal, 93E V phase lower gate signal, 93F W phase lower gate signal, 200 Air conditioner, 210 Indoor unit, 211 Indoor unit board, 220 Outdoor unit, 223 Outdoor unit blower.
Claims (8)
回転子と、
前記固定子に電流を供給するインバータ回路を有した制御基板と、
を備え、
前記インバータ回路は、上アームの複数のパワートランジスタと、下アームの複数のパワートランジスタとを有し、
前記上アームと前記下アームとでスイッチング回数が多い方のアームのパワートランジスタが、前記制御基板の第1の面と前記第1の面に対向する第2の面とに分散して配置されている、
電動機。 A stator;
A rotor;
a control board having an inverter circuit for supplying current to the stator;
Equipped with
the inverter circuit has a plurality of upper arm power transistors and a plurality of lower arm power transistors,
power transistors of the upper arm or the lower arm, whichever arm switches more frequently, are distributed and arranged on a first surface and a second surface opposite to the first surface of the control board;
Electric motor.
請求項1に記載の電動機。 the second surface is a surface on which the stator is disposed, and the number of power transistors disposed on the first surface is greater than the number of power transistors disposed on the second surface;
2. The electric motor according to claim 1.
前記上アームの複数のパワートランジスタが、前記制御基板の前記第1の面上から見た場合に第1の周方向に沿って配置され、前記下アームの複数のパワートランジスタが、前記制御基板の前記第1の面上から見た場合に第2の周方向に沿って配置されることで、前記上アームの複数のパワートランジスタおよび前記下アームの複数のパワートランジスタは、前記制御基板の前記第1の面上から見た場合に周方向に沿って2列に配置され、
前記スイッチング回数が多い方のアームのパワートランジスタが、前記制御基板の前記第1の面上で前記スイッチング回数が少ない方のアームのパワートランジスタよりも外周側に配置されている、
請求項1に記載の電動機。 The control board
the plurality of power transistors of the upper arm are arranged along a first circumferential direction when viewed from above the first surface of the control board, and the plurality of power transistors of the lower arm are arranged along a second circumferential direction when viewed from above the first surface of the control board, so that the plurality of power transistors of the upper arm and the plurality of power transistors of the lower arm are arranged in two rows along the circumferential direction when viewed from above the first surface of the control board,
the power transistor of the arm with a larger number of switching times is disposed on the first surface of the control board on an outer circumferential side of the power transistor of the arm with a smaller number of switching times,
2. The electric motor according to claim 1 .
前記制御基板の前記第1の面には、前記制御基板で発生する熱を拡散させるパターンである第1の放熱用基板パターンが配置され、
前記制御基板の前記第2の面には、前記制御基板で発生する熱を拡散させるパターンである第2の放熱用基板パターンが配置され、
前記放熱タブは、第2の放熱用基板パターンに接続されるとともに、前記第1の放熱用基板パターンと前記第2の放熱用基板パターンとは、前記制御基板を貫通するスルーホールを介して接続されている、
請求項1に記載の電動機。 the power transistor disposed on the second surface has a heat dissipation tab for dissipating heat generated by the power transistor;
a first heat dissipation substrate pattern, which is a pattern for diffusing heat generated by the control substrate, is disposed on the first surface of the control substrate;
a second heat dissipation substrate pattern, which is a pattern for diffusing heat generated by the control substrate, is disposed on the second surface of the control substrate;
the heat dissipation tab is connected to a second heat dissipation board pattern, and the first heat dissipation board pattern and the second heat dissipation board pattern are connected via a through hole that penetrates the control board.
2. The electric motor according to claim 1 .
前記制御基板の前記第2の面には、前記制御基板で発生する熱を拡散させるパターンである第2の放熱用基板パターンが配置され、
前記第1の放熱用基板パターンと前記第2の放熱用基板パターンとは、前記制御基板を貫通するスルーホールを介して接続されている、
請求項1に記載の電動機。 a first heat dissipation substrate pattern, which is a pattern for diffusing heat generated by the control substrate, is disposed on the first surface of the control substrate;
a second heat dissipation substrate pattern, which is a pattern for diffusing heat generated by the control substrate, is disposed on the second surface of the control substrate;
the first heat dissipation substrate pattern and the second heat dissipation substrate pattern are connected via a through hole that penetrates the control board.
2. The electric motor according to claim 1 .
前記制御基板は、樹脂を用いて一体成型されており、
前記ヒートシンクは、前記樹脂を介して前記制御基板の前記第1の面上に配置されている、
請求項1に記載の電動機。 Further comprising a heat sink for dissipating heat;
The control board is integrally molded using resin,
the heat sink is disposed on the first surface of the control board via the resin;
2. The electric motor according to claim 1 .
空気調和機。 An electric motor according to any one of claims 1 to 6,
Air conditioner.
前記インバータ回路は、上アームの複数のパワートランジスタと、下アームの複数のパワートランジスタとを有し、
前記上アームと前記下アームとでスイッチング回数が多い方のアームのパワートランジスタが、基板上の第1の面と前記第1の面に対向する第2の面とに分散して配置されている、
制御基板。 an inverter circuit for supplying a current to a stator of an electric motor having a stator and a rotor;
the inverter circuit has a plurality of upper arm power transistors and a plurality of lower arm power transistors,
power transistors of the upper arm or the lower arm, whichever arm switches more frequently, are distributed and arranged on a first surface and a second surface opposite to the first surface on a substrate;
Control board.
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